JP2013087977A - Fin tube type heat exchanger - Google Patents

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Shuhei Otsubo
周平 大坪
Michito Ozaki
道人 尾崎
Kaoru Hosokawa
薫 細川
Shoichi Yokoyama
昭一 横山
Atsuo Okaichi
敦雄 岡市
Masaya Honma
雅也 本間
Kenji Nagoshi
健二 名越
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fin tube type heat exchanger which can be manufactured with a high yield while securing the long length of a fin edge.SOLUTION: A heat exchanger viewed from one flank is subjected to wind supply in the Y direction and is equipped with heat transfer fins 3 which are arrayed in the X direction orthogonal to the Y direction and a plurality of heat transfer tubes 2 which pierce the heat transfer fins 3. Each heat transfer fin 3 has a wave form where linear crests 31 and troughs 32 inclining relative to the Y direction are formed alternately. The edges 30 on both sides in the Y direction of each heat transfer fin 3 zigzag to be orthogonal to the crests 31 and troughs 32.

Description

本発明は、フィンチューブ型熱交換器に関する。   The present invention relates to a finned tube heat exchanger.

従来から、風が供給される方向と直交する方向に配列された伝熱フィンと、伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管とを備えたフィンチューブ型熱交換器が知られている。例えば、特許文献１には、図６（ａ）および（ｂ）に示すようなフィンチューブ型熱交換器１００が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a finned tube type heat exchanger including heat transfer fins arranged in a direction orthogonal to a direction in which wind is supplied and a plurality of heat transfer tubes that penetrate the heat transfer fins is known. For example, Patent Document 1 discloses a finned tube heat exchanger 100 as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b).

この熱交換器１００では、各伝熱フィン１２０が風の供給方向Ａおよび伝熱フィン１２０の配列方向と直交する方向に延びる短冊状をなしており、伝熱管１１０がその方向に配列されている。また、各伝熱フィン１２０は、風の供給方向Ａに対して傾斜する線状の山部１２１および谷部１２２を交互に繰り返す波形状を有している。   In this heat exchanger 100, each heat transfer fin 120 has a strip shape extending in a direction perpendicular to the wind supply direction A and the arrangement direction of the heat transfer fins 120, and the heat transfer tubes 110 are arranged in that direction. . Further, each heat transfer fin 120 has a wave shape that alternately repeats a linear peak 121 and valley 122 that are inclined with respect to the wind supply direction A.

このような伝熱フィン１２０では、山部１２１および谷部１２２が両側の縁に現れるため、フィン縁も伝熱フィン１２０の配列方向に波打つ波形状になり、フィン縁が直線状のものに比べてフィン縁の長さが長くなる。風上側のフィン縁は、当該フィン縁に空気が衝突することによって形成される境界層の効果のために伝熱性能が最も高い部分である。そのため、フィン縁の長さが長く確保された伝熱フィン１２０は、熱伝達率を向上させることができる。   In such a heat transfer fin 120, since the peak part 121 and the trough part 122 appear on both side edges, the fin edge also has a wave shape that undulates in the arrangement direction of the heat transfer fins 120, and the fin edge has a linear shape compared to a straight line. The fin edge length becomes longer. The windward fin edge is the portion with the highest heat transfer performance due to the effect of the boundary layer formed by the collision of air with the fin edge. Therefore, the heat transfer fin 120 in which the length of the fin edge is ensured to be long can improve the heat transfer rate.

特公平７−３１０２９号公報Japanese Patent Publication No. 7-31029

上記のような伝熱フィン１２０を大量生産するには、大きな金属原板をプレス成型することにより複数の短冊状の伝熱フィン１２０が幅方向に連なった連続波板を成形し、その後に連続波板を各伝熱フィン１２０のフィン縁に沿って切断することが考えられる。しかしながら、連続波板を厚さ方向の両側から切断刃で挟み込む切断機を用いて連続波板の切断を行った場合には、伝熱フィン１２０の山部１２１および谷部１２２に切断刃が直交しないために、フィン縁上の山部１２１および谷部１２２付近でよじれが生じる。その結果、不良品が発生し、歩留まりが低下する。   In order to mass-produce the heat transfer fins 120 as described above, a continuous wave plate in which a plurality of strip-like heat transfer fins 120 are connected in the width direction is formed by press-molding a large metal original plate, and then a continuous wave is formed. It is conceivable to cut the plate along the fin edge of each heat transfer fin 120. However, when the continuous wave plate is cut using a cutting machine that sandwiches the continuous wave plate from both sides in the thickness direction, the cutting blades are orthogonal to the crest 121 and trough 122 of the heat transfer fin 120. Therefore, kinking occurs in the vicinity of the peak 121 and the valley 122 on the fin edge. As a result, defective products are generated and the yield is reduced.

本発明は、このような事情に鑑み、フィン縁の長さを長く確保しながらも高い歩留まりで製造することができるフィンチューブ型熱交換器を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a finned tube heat exchanger that can be manufactured with a high yield while ensuring a long fin edge length.

本発明は、１つの側面から、第１方向に沿って風が供給されるフィンチューブ型熱交換器であって、前記第１方向と直交する第２方向に配列された伝熱フィンと、前記伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管と、を備え、前記伝熱フィンのそれぞれは、前記第１方向に対して傾斜する線状の山部および谷部を交互に繰り返す波形状を有し、前記伝熱フィンのそれぞれの前記第１方向の両側の縁は、前記山部および谷部と直交するジグザグ状である、フィンチューブ型熱交換器を提供する。   The present invention provides, from one side, a finned tube heat exchanger in which wind is supplied along a first direction, the heat transfer fins arranged in a second direction orthogonal to the first direction, A plurality of heat transfer tubes penetrating through the heat transfer fins, each of the heat transfer fins having a wave shape that alternately repeats linear peaks and valleys inclined with respect to the first direction, Provided is a finned tube heat exchanger in which edges on both sides in the first direction of each of the heat transfer fins are in a zigzag shape orthogonal to the peaks and valleys.

また、本発明は、別の側面から、第１方向に沿って風が供給されるフィンチューブ型熱交換器であって、前記第１方向と直交する第２方向に配列された伝熱フィンと、前記伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管と、を備え、前記伝熱フィンのそれぞれは、前記第１方向に対して傾斜する線状の山部および谷部を交互に繰り返す波形状を有する中間領域と、前記第１方向において前記中間領域の両側に位置し、当該伝熱フィンの縁を形成する末端領域を含み、前記末端領域のそれぞれは、前記中間領域の山部および谷部から前記第１方向に折れ曲がる山部および谷部を交互に繰り返す波形状を有する、フィンチューブ型熱交換器を提供する。   Moreover, this invention is a finned tube type heat exchanger to which wind is supplied along a 1st direction from another side surface, Comprising: The heat-transfer fin arranged in the 2nd direction orthogonal to the said 1st direction, A plurality of heat transfer tubes that pass through the heat transfer fins, each of the heat transfer fins having a wave shape that alternately repeats linear peaks and valleys that are inclined with respect to the first direction. An intermediate region and end regions located on both sides of the intermediate region in the first direction and forming edges of the heat transfer fins, each of the end regions from the crest and trough of the intermediate region Provided is a finned tube heat exchanger having a wave shape that alternately repeats peaks and valleys that are bent in a first direction.

上記の第１の構成のフィンチューブ型熱交換器によれば、伝熱フィンの縁が波形状の山部および谷部と直交するジグザグ状であるので、複数の伝熱フィンが連なった連続波板を切断機を用いて切断する際に、切断刃を山部および谷部に直交させることができる。従って、伝熱フィンを良好な形状を保ったままで切り離すことができる。しかも、フィン縁は伝熱フィンの配列方向に波打つ波形状になるために、フィン縁の長さを長く確保することができる。   According to the finned-tube heat exchanger having the first configuration described above, since the edges of the heat transfer fins are zigzag perpendicular to the wave-shaped peaks and valleys, a continuous wave in which a plurality of heat transfer fins are connected. When cutting the plate using a cutting machine, the cutting blade can be orthogonal to the crest and trough. Therefore, the heat transfer fin can be separated while maintaining a good shape. In addition, since the fin edge has a wave shape that undulates in the arrangement direction of the heat transfer fins, it is possible to ensure a long fin edge length.

上記の第２の構成のフィンチューブ型熱交換器によれば、中間領域の両側に山部および谷部の向きを風の供給方向と平行にする末端領域が設けられているので、複数の伝熱フィンが連なった連続波板を切断機を用いて切断する際に、切断刃を末端領域の山部および谷部に直交させることができる。従って、伝熱フィンを良好な形状を保ったままで切り離すことができる。しかも、フィン縁は伝熱フィンの配列方向に波打つ波形状になるために、フィン縁の長さを長く確保することができる。   According to the finned tube heat exchanger having the second configuration described above, since the end regions are provided on both sides of the intermediate region so that the direction of the crests and troughs are parallel to the wind supply direction, a plurality of transmission lines are provided. When cutting a continuous wave plate with continuous heat fins using a cutting machine, the cutting blade can be orthogonal to the peaks and valleys of the end region. Therefore, the heat transfer fin can be separated while maintaining a good shape. In addition, since the fin edge has a wave shape that undulates in the arrangement direction of the heat transfer fins, it is possible to ensure a long fin edge length.

本発明の第１実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器を示す概略斜視図The schematic perspective view which shows the finned tube type heat exchanger which concerns on 1st Embodiment of this invention. （ａ）は図１に示すフィンチューブ型熱交換器の部分的な側面断面図、（ｂ）は（ａ）のIIＢ−IIＢ線に沿った断面図(A) is a partial side cross-sectional view of the finned tube heat exchanger shown in FIG. 1, and (b) is a cross-sectional view taken along line IIB-IIB in (a). 第１実施形態の変形例のフィンチューブ型熱交換器の部分的な側面断面図Partial side sectional view of a finned tube heat exchanger according to a modification of the first embodiment （ａ）は本発明の第２実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器の部分的な側面断面図、（ｂ）は（ａ）のIVＢ−IVＢ線に沿った断面図(A) is a partial side sectional view of the finned tube heat exchanger according to the second embodiment of the present invention, (b) is a sectional view taken along line IVB-IVB in (a). シミュレーションの結果を示すグラフGraph showing simulation results （ａ）は従来のフィンチューブ型熱交換器の側面図、（ｂ）は（ａ）のVIＢ−VIＢ線に沿った断面図(A) is a side view of a conventional fin tube heat exchanger, (b) is a cross-sectional view taken along line VIB-VIB in (a).

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description relates to an example of the present invention, and the present invention is not limited to these.

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１を示す。この熱交換器１は、内部流路を流れる媒体と当該熱交換器１を通過する空気との間で熱交換を行うものである。内部流路を流れる媒体の具体例は、例えば二酸化炭素やＨＦＣなどの冷媒である。熱交換器１には図１中に矢印Ａで示すように第１方向に沿って風が供給される。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a finned tube heat exchanger 1 according to the first embodiment of the present invention. The heat exchanger 1 performs heat exchange between a medium flowing through an internal flow path and air passing through the heat exchanger 1. Specific examples of the medium flowing through the internal flow path are refrigerants such as carbon dioxide and HFC. As shown by an arrow A in FIG. 1, wind is supplied to the heat exchanger 1 along the first direction.

具体的に、熱交換器１は、前記第１方向と直交する第２方向に配列された伝熱フィン３と、伝熱フィン３を貫通する複数の伝熱管２とを備えている。なお、以下では、説明の便宜のために、第１方向をＹ方向、第２方向をＸ方向、第１方向および第２方向と直交する第３方向をＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向であるが、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向はこれに限定されるものではなく、熱交換器１の設置場所等に応じて適宜選定可能である。   Specifically, the heat exchanger 1 includes heat transfer fins 3 arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and a plurality of heat transfer tubes 2 penetrating the heat transfer fins 3. Hereinafter, for convenience of explanation, the first direction is referred to as the Y direction, the second direction is referred to as the X direction, and the third direction orthogonal to the first direction and the second direction is referred to as the Z direction. In the present embodiment, the X direction and the Y direction are horizontal directions, and the Z direction is a vertical direction, but the X, Y, and Z directions are not limited to this, and may be installed at a place where the heat exchanger 1 is installed. It can be selected as appropriate.

伝熱フィン３は、所定の間隔でＸ方向に互いに平行に並んでおり、それらの間に空気用の外部流路を形成する。各伝熱フィン３は、Ｚ方向に延びる短冊状をなしている。   The heat transfer fins 3 are arranged in parallel with each other in the X direction at a predetermined interval, and an external flow path for air is formed between them. Each heat transfer fin 3 has a strip shape extending in the Z direction.

伝熱管２は、上記内部流路を構成するものであり、Ｚ方向に一定のピッチで配列されている。伝熱管２は、隣り合うもの同士がＵ字管２１によって連結されることにより、蛇行しながらＺ方向に延び、伝熱フィン３を複数回横切る１本の内部流路を形成する。最も下方および上方に位置する伝熱管２は延長されており、外部との接続口を構成している。ただし、伝熱管２は必ずしも互いに連結されている必要はなく、別々の内部流路を構成していてもよい。   The heat transfer tubes 2 constitute the internal flow path, and are arranged at a constant pitch in the Z direction. Adjacent ones of the heat transfer tubes 2 are connected by the U-shaped tube 21 to extend in the Z direction while meandering to form one internal flow path crossing the heat transfer fins 3 a plurality of times. The lowermost and uppermost heat transfer tubes 2 are extended to form a connection port with the outside. However, the heat transfer tubes 2 are not necessarily connected to each other, and may constitute separate internal flow paths.

伝熱管２は、Ｙ方向において、伝熱フィン３の中央から風上側または風下側にずれた位置に配置されていてもよい。ただし、フィン効率を向上させるという観点からは、伝熱管２がＹ方向において伝熱フィン３の中央を貫通していることが好ましい。なお、伝熱管２は、伝熱フィン３に設けられたカラー３７（図２（ａ）および（ｂ）参照）内に挿入されている。   The heat transfer tube 2 may be arranged at a position shifted from the center of the heat transfer fin 3 toward the windward side or leeward side in the Y direction. However, from the viewpoint of improving the fin efficiency, it is preferable that the heat transfer tube 2 penetrates the center of the heat transfer fin 3 in the Y direction. The heat transfer tube 2 is inserted into a collar 37 (see FIGS. 2A and 2B) provided on the heat transfer fin 3.

次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、各伝熱フィン３の形状について詳細に説明する。   Next, the shape of each heat transfer fin 3 will be described in detail with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

伝熱フィン３は、Ｙ方向に対して傾斜する線状の山部３１および谷部３２を交互に繰り返す波形状を有している。伝熱フィン３には、例えば肉厚が０．０５〜０．８ｍｍのアルミニウム製の薄板を好適に用いることができる。特に、フィン効率を向上させるという観点からは、肉厚が０．０８ｍｍ以上の薄板を用いることが好ましい。また、伝熱フィン３の表面には、ベーマイト処理または親水性塗料の塗布などの親水性処理が施されていてもよい。なお、山部３１および谷部３２の傾斜方向は、Ｙ方向の風上側から風下側に向かって先下がりであってもよいし先上がりであってもよい。また、山部３１と谷部３２の間にある腹部は、尖った山部３１および谷部３２が形成されるようにフラットになっていてもよいし、丸みを帯びた山部３１および谷部３２が形成されるように全体的にまたは両端部のみが湾曲していてもよい。   The heat transfer fin 3 has a wave shape in which linear ridges 31 and valleys 32 that are inclined with respect to the Y direction are alternately repeated. For the heat transfer fin 3, for example, an aluminum thin plate having a thickness of 0.05 to 0.8 mm can be suitably used. In particular, from the viewpoint of improving fin efficiency, it is preferable to use a thin plate having a wall thickness of 0.08 mm or more. The surface of the heat transfer fin 3 may be subjected to a hydrophilic treatment such as boehmite treatment or application of a hydrophilic paint. In addition, the inclination direction of the peak part 31 and the trough part 32 may be a tip-down from the windward side in the Y direction toward the leeward side, or may be a tip-up. Moreover, the abdomen between the peak part 31 and the valley part 32 may be flat so that the sharp peak part 31 and the valley part 32 are formed, or the round peak part 31 and the valley part. 32 or both ends may be curved so that 32 is formed.

伝熱フィン３の波形状の波長λおよび振幅γ、ならびにＹ方向に対する山部３１および谷部３２の傾斜角度θは、所望の伝熱性能が得られるように適宜決定され得る。本実施形態では、谷部３２が伝熱管２の中心を通るような波形状が採用されている。   Waveform wavelength λ and amplitude γ of heat transfer fin 3 and inclination angle θ of peak portion 31 and valley portion 32 with respect to the Y direction can be appropriately determined so as to obtain desired heat transfer performance. In the present embodiment, a wave shape is adopted such that the valley 32 passes through the center of the heat transfer tube 2.

伝熱管２の回りには、フラットなリング部３６が谷部３２と同一レベルで設けられている。リング部３６の外周縁からはテーパー状の周壁３５が山部３１まで立ち上がっており、リング部３６の内周縁からは筒状のカラー３７が立ち上がっている。   Around the heat transfer tube 2, a flat ring portion 36 is provided at the same level as the valley portion 32. A tapered peripheral wall 35 rises from the outer peripheral edge of the ring part 36 to the peak part 31, and a cylindrical collar 37 rises from the inner peripheral edge of the ring part 36.

伝熱フィン３のＹ方向の両側の縁３０は、山部３１および谷部３２と直交するジグザグ状になっている。本実施形態では、フィン縁３０が、山部３１および谷部３２と直交する第１直線部４１とこの第１直線部４１と逆勾配の第２直線部４２とを交互に繰り返している。そして、第１直線部４１および第２直線部４２の端部によってＹ方向に突出する凸部とＹ方向に窪む凹部が形成されている。   The edges 30 on both sides in the Y direction of the heat transfer fins 3 are in a zigzag shape orthogonal to the peak portions 31 and the valley portions 32. In the present embodiment, the fin edge 30 alternately repeats the first straight portion 41 orthogonal to the crest portion 31 and the trough portion 32 and the second straight portion 42 having a reverse gradient with the first straight portion 41. And the convex part which protrudes in a Y direction and the recessed part which becomes depressed in a Y direction are formed by the edge part of the 1st linear part 41 and the 2nd linear part 42. As shown in FIG.

加工性の観点からは、凹部および凸部の角度をより大きな鈍角にすることが好ましい。これを実現するには、第１直線部４１の長さを第２直線部４２の長さよりも十分に小さくすればよい。この場合、Ｘ方向から見たときに、第２直線部４２が第１直線部４１よりもＺ方向に平行に近くなり、凸部および凹部がＺ方向に非対称（それらを頂点からＹ方向に延びる線で分断したときの角度が不等）になる。ただし、対称性を優先して、第１直線部４１の長さを第２直線部４２の長さと同程度またはそれよりも長くしてもよい。   From the viewpoint of workability, it is preferable to make the angles of the concave portion and the convex portion a larger obtuse angle. In order to realize this, the length of the first straight part 41 may be sufficiently smaller than the length of the second straight part 42. In this case, when viewed from the X direction, the second straight portion 42 is closer to the Z direction than the first straight portion 41, and the convex and concave portions are asymmetric in the Z direction (they extend from the apex to the Y direction). The angle when the line is divided is unequal). However, giving priority to symmetry, the length of the first straight portion 41 may be approximately the same as or longer than the length of the second straight portion 42.

本実施形態では、山部３１および谷部３２が、第１直線部４１の中間で第１直線部４１と直交している。ただし、山部３１および谷部３２は、図３に示すように、第１直線部４１と第２直線部４２の交点で第１直線部４１と直交していてもよい。   In the present embodiment, the peak portion 31 and the valley portion 32 are orthogonal to the first straight portion 41 in the middle of the first straight portion 41. However, the peak portion 31 and the valley portion 32 may be orthogonal to the first straight portion 41 at the intersection of the first straight portion 41 and the second straight portion 42 as shown in FIG.

以上説明した本実施形態の熱交換器１では、フィン縁３０が波形状の山部３１および谷部３２と直交するジグザグ状であるので、複数の伝熱フィン３が連なった連続波板を切断機を用いて切断する際に、切断刃を山部３１および谷部３２に直交させることができる。従って、伝熱フィン３を良好な形状を保ったままで切り離すことができる。これにより、不良品発生によるコスト増加を大幅に軽減することが期待できる。しかも、フィン縁３０は伝熱フィン３の配列方向に波打つ波形状になるために、フィン縁３０の長さを長く確保することができる。さらには、フィン縁３０は、風の供給方向にも波打つため、図６（ａ）に示す伝熱フィン１２０よりもフィン縁の長さを大きくすることができ、熱伝達率をさらに向上させることができる。   In the heat exchanger 1 of the present embodiment described above, the fin edge 30 has a zigzag shape orthogonal to the wave-shaped peak portion 31 and the valley portion 32, so that a continuous wave plate in which a plurality of heat transfer fins 3 are connected is cut. When cutting using a machine, the cutting blade can be orthogonal to the peak portion 31 and the valley portion 32. Accordingly, the heat transfer fins 3 can be separated while maintaining a good shape. As a result, it can be expected that the increase in cost due to the occurrence of defective products will be significantly reduced. In addition, since the fin edge 30 has a wave shape that undulates in the direction in which the heat transfer fins 3 are arranged, the length of the fin edge 30 can be secured long. Furthermore, since the fin edge 30 undulates in the wind supply direction, the length of the fin edge can be made larger than that of the heat transfer fin 120 shown in FIG. 6A, thereby further improving the heat transfer coefficient. Can do.

＜変形例＞
フィン縁３０のジグザグ状は、必ずしも第１直線部４１と第２直線部４２を交互に繰り返す形状に限られない。例えば、第２直線部４２が２つに分断されており、その間に第１直線部４１と平行な第３直線部が配置されていてもよい。あるいは、フィン縁３０のジグザグ状は、直線部のみで構成される角波である必要はなく、例えば正弦波などの曲線を含むものであってもよい。 <Modification>
The zigzag shape of the fin edge 30 is not necessarily limited to a shape in which the first straight portions 41 and the second straight portions 42 are alternately repeated. For example, the second straight line portion 42 may be divided into two, and a third straight line portion parallel to the first straight line portion 41 may be disposed therebetween. Or the zigzag shape of the fin edge 30 does not need to be an angular wave comprised only by a linear part, for example, may include curves, such as a sine wave.

（第２実施形態）
次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照して、本発明の第２実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器を説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。 (Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 4 (a) and (b), the finned-tube type heat exchanger which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

本実施形態の熱交換器は、第１実施形態の熱交換器と比べて伝熱フィン３の構成が異なるだけである。具体的に、各伝熱フィン３は、Ｙ方向に対して傾斜する線状の山部３１および谷部３２を交互に繰り返す波形状を有する中間領域３Ａと、Ｙ方向において中間領域３Ａの両側に位置する末端領域３Ｂを含む。末端領域３Ｂは、Ｚ方向に延びる線状の領域であり、伝熱フィン３のＹ方向の両側の縁３０を形成する。   The heat exchanger of this embodiment is different only in the configuration of the heat transfer fins 3 compared to the heat exchanger of the first embodiment. Specifically, each heat transfer fin 3 has an intermediate region 3A having a wave shape that alternately repeats linear peaks 31 and valleys 32 that are inclined with respect to the Y direction, and both sides of the intermediate region 3A in the Y direction. It includes a terminal region 3B located. The end region 3B is a linear region extending in the Z direction, and forms the edges 30 on both sides of the heat transfer fin 3 in the Y direction.

各末端領域３Ｂは、中間領域３Ａの山部３１および谷部３２からＹ方向に折れ曲がる山部５１および谷部５２を交互に繰り返す波形状を有している。換言すれば、末端領域３Ｂの山部５１および谷部５２はＹ方向に平行な線状であり、末端領域３Ｂの波形状は、中間領域３Ａと同一の振幅γと、中間領域３Ａの波長λの１／ｓｉｎθの波長を有する。なお、端末領域３Ｂの山部５１と中間領域３Ａの山部３１とが交わる部分および端末領域３Ｂの谷部５２と中間領域３Ａの谷部３２とが交わる部分での応力集中を緩和するために、山部３１，５１同士および谷部３２，５２が滑らかにつながるようにそれらの端部を湾曲させてもよい。   Each end region 3B has a wave shape that alternately repeats peak portions 51 and valley portions 52 that are bent in the Y direction from peak portions 31 and valley portions 32 of intermediate region 3A. In other words, the peaks 51 and valleys 52 of the end region 3B are linear parallel to the Y direction, and the waveform of the end region 3B has the same amplitude γ as the intermediate region 3A and the wavelength λ of the intermediate region 3A. Of 1 / sin θ. In order to alleviate the stress concentration at the part where the peak part 51 of the terminal area 3B and the peak part 31 of the intermediate area 3A intersect and at the part where the valley part 52 of the terminal area 3B and the valley part 32 of the intermediate area 3A intersect. The peaks 31 and 51 and the valleys 32 and 52 may be curved so that the ends thereof are smoothly connected.

各末端領域３ＢのＹ方向の幅ｔは、複数の伝熱フィン３が連なった連続波板を切断機を用いて切断する際の切断刃の位置ずれを考慮して０．２５ｍｍ以上が好ましい。また、各末端領域３ＢのＹ方向の幅ｔは、伝熱フィン３のＹ方向の幅Ｗが制約されているときに伝熱性能の低下を抑制するという観点から、１．０ｍｍ以下が好ましい。   The width t in the Y direction of each end region 3B is preferably 0.25 mm or more in consideration of the positional deviation of the cutting blade when a continuous wave plate in which a plurality of heat transfer fins 3 are continuous is cut using a cutting machine. In addition, the width t in the Y direction of each terminal region 3B is preferably 1.0 mm or less from the viewpoint of suppressing a decrease in heat transfer performance when the width W in the Y direction of the heat transfer fins 3 is restricted.

以上説明した本実施形態の熱交換器では、中間領域３Ａの両側に山部３１および谷部３２の向きを風の供給方向と平行にする末端領域３Ｂが設けられているので、複数の伝熱フィン３が連なった連続波板を切断機を用いて切断する際に、切断刃を末端領域３Ｂの山部５１および谷部５２に直交させることができる。従って、伝熱フィン３を良好な形状を保ったままで切り離すことができる。これにより、不良品発生によるコスト増加を大幅に軽減することが期待できる。しかも、フィン縁３０は伝熱フィン３の配列方向に波打つ波形状になるために、フィン縁３０の長さを長く確保することができる。   In the heat exchanger of the present embodiment described above, the end regions 3B are provided on both sides of the intermediate region 3A so that the directions of the peaks 31 and the valleys 32 are parallel to the wind supply direction. When the continuous wave plate with the fins 3 connected thereto is cut using a cutting machine, the cutting blade can be orthogonal to the peak portion 51 and the valley portion 52 of the end region 3B. Accordingly, the heat transfer fins 3 can be separated while maintaining a good shape. As a result, it can be expected that the increase in cost due to the occurrence of defective products will be significantly reduced. In addition, since the fin edge 30 has a wave shape that undulates in the direction in which the heat transfer fins 3 are arranged, the length of the fin edge 30 can be secured long.

＜シミュレーション＞
以下に、熱交換器の伝熱性能に対する末端領域３Ｂの影響を確認するために行ったシミュレーションを説明する。 <Simulation>
Below, the simulation performed in order to confirm the influence of the terminal area | region 3B with respect to the heat transfer performance of a heat exchanger is demonstrated.

シミュレーションでは、フィンチューブ型熱交換器を空気調和装置（４ｋＷ）の蒸発器として用い、暖房運転を行った場合の熱交換器全体での熱交換量を算出した。解析条件としては、熱交換器に供給される空気の温度を７．０℃、密度を１．２４４ｋｇ／ｍ3、風速を１．０ｍ／ｓとした。また、熱交換器の内部流路を流れる冷媒をＲ４１０Ａとし、その温度を０．０℃、熱伝達率を３２００Ｗ／ｍ2・Ｋとした。 In the simulation, a fin tube type heat exchanger was used as an evaporator of an air conditioner (4 kW), and the heat exchange amount in the whole heat exchanger when heating operation was performed was calculated. As analysis conditions, the temperature of the air supplied to the heat exchanger was 7.0 ° C., the density was 1.244 kg / m 3 , and the wind speed was 1.0 m / s. Moreover, the refrigerant | coolant which flows through the internal flow path of a heat exchanger was set to R410A, the temperature was 0.0 degreeC, and the heat transfer rate was 3200 W / m < 2 > * K.

伝熱フィン３の寸法としては、厚さを０．０９ｍｍ、Ｙ方向の幅Ｗを１８．９０ｍｍとし、伝熱管２をＹ方向において伝熱フィン２の中央に配置した。中間領域３Ａについては、波形状の振幅γを１．３３ｍｍ、山部３１および谷部３２の傾斜角度θを４５．９度とした。伝熱管２については、内径を６．４ｍｍ、外径を７．０ｍｍ、Ｚ方向のピッチを１８．３２ｍｍとした。   As the dimensions of the heat transfer fins 3, the thickness was 0.09 mm, the width W in the Y direction was 18.90 mm, and the heat transfer tubes 2 were arranged at the center of the heat transfer fins 2 in the Y direction. For the intermediate region 3A, the amplitude γ of the wave shape was 1.33 mm, and the inclination angle θ of the peak portion 31 and the valley portion 32 was 45.9 degrees. For the heat transfer tube 2, the inner diameter was 6.4 mm, the outer diameter was 7.0 mm, and the pitch in the Z direction was 18.32 mm.

上記のようにして構成した熱交換器において、末端領域３ＢのＹ方向の幅ｔを０ｍｍ、３．５ｍｍ、１．０ｍｍに設定したそれぞれのモデル１〜３について熱交換量を算出した。なお、モデル１（ｔ＝０ｍｍ）は、図６（ａ）に示す従来の熱交換器と同じである。モデル１に対するモデル２，３の熱交換量の比は図５に示すとおりであった。   In the heat exchanger configured as described above, the heat exchange amount was calculated for each of models 1 to 3 in which the width t in the Y direction of the end region 3B was set to 0 mm, 3.5 mm, and 1.0 mm. Model 1 (t = 0 mm) is the same as the conventional heat exchanger shown in FIG. The ratio of the heat exchange amount of the models 2 and 3 to the model 1 was as shown in FIG.

図５から、末端領域３Ｂの幅ｔを１．０ｍｍとしても、熱交換量の減少を１％以内に抑えられることが分かる。   From FIG. 5, it can be seen that even if the width t of the end region 3B is 1.0 mm, the decrease in the heat exchange amount can be suppressed to within 1%.

本発明のフィンチューブ型熱交換器は、空気調和装置、給湯装置、暖房装置などに用いられるヒートポンプに有用である。   The finned tube heat exchanger of the present invention is useful for a heat pump used in an air conditioner, a hot water supply device, a heating device, or the like.

１ 熱交換器
２ 伝熱管
３ 伝熱フィン
３Ａ 中間領域
３Ｂ 末端領域
３０ フィン縁
３１ 山部
３２ 谷部
４１ 第１直線部
４２ 第２直線部
５１ 山部
５２ 谷部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger 2 Heat transfer tube 3 Heat transfer fin 3A Middle area | region 3B End area | region 30 Fin edge 31 Mountain part 32 Valley part 41 1st straight part 42 2nd straight part 51 Mountain part 52 Valley part

Claims (5)

第１方向に沿って風が供給されるフィンチューブ型熱交換器であって、
前記第１方向と直交する第２方向に配列された伝熱フィンと、
前記伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管と、を備え、
前記伝熱フィンのそれぞれは、前記第１方向に対して傾斜する線状の山部および谷部を交互に繰り返す波形状を有し、
前記伝熱フィンのそれぞれの前記第１方向の両側の縁は、前記山部および谷部と直交するジグザグ状である、フィンチューブ型熱交換器。 A finned tube heat exchanger in which wind is supplied along a first direction,
Heat transfer fins arranged in a second direction orthogonal to the first direction;
A plurality of heat transfer tubes penetrating the heat transfer fins,
Each of the heat transfer fins has a wave shape that alternately repeats linear ridges and valleys inclined with respect to the first direction,
Edges on both sides in the first direction of each of the heat transfer fins are zigzag-shaped heat exchangers that are orthogonal to the peaks and valleys. 前記伝熱フィンのそれぞれの前記第１方向の両側の縁は、前記山部および谷部と直交する第１直線部とこの第１直線部と逆勾配の第２直線部とを交互に繰り返す、請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器。   The edges on both sides of each of the heat transfer fins in the first direction alternately repeat a first straight portion orthogonal to the peak and valley and a second straight portion having an inverse gradient to the first straight portion, The finned tube heat exchanger according to claim 1. 前記山部および谷部は、前記第１直線部の中間で前記第１直線部と直交している、請求項２に記載のフィンチューブ型熱交換器。   The fin-tube heat exchanger according to claim 2, wherein the peak portion and the valley portion are orthogonal to the first straight portion in the middle of the first straight portion. 前記山部および谷部は、前記第１直線部と前記第２直線部の交点で前記第１直線部と直交している、請求項２に記載のフィンチューブ型熱交換器。   3. The finned tube heat exchanger according to claim 2, wherein the peak portion and the valley portion are orthogonal to the first straight portion at an intersection of the first straight portion and the second straight portion. 第１方向に沿って風が供給されるフィンチューブ型熱交換器であって、
前記第１方向と直交する第２方向に配列された伝熱フィンと、
前記伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管と、を備え、
前記伝熱フィンのそれぞれは、前記第１方向に対して傾斜する線状の山部および谷部を交互に繰り返す波形状を有する中間領域と、前記第１方向において前記中間領域の両側に位置し、当該伝熱フィンの縁を形成する末端領域を含み、
前記末端領域のそれぞれは、前記中間領域の山部および谷部から前記第１方向に折れ曲がる山部および谷部を交互に繰り返す波形状を有する、フィンチューブ型熱交換器。 A finned tube heat exchanger in which wind is supplied along a first direction,
Heat transfer fins arranged in a second direction orthogonal to the first direction;
A plurality of heat transfer tubes penetrating the heat transfer fins,
Each of the heat transfer fins is positioned on both sides of the intermediate region in the first direction, and an intermediate region having a wave shape that alternately repeats linear peaks and valleys inclined with respect to the first direction. , Including a terminal region that forms an edge of the heat transfer fin,
Each of the said terminal area | regions is a finned tube type heat exchanger which has a wave shape which repeats the peak part and trough part which are bent in the said 1st direction from the peak part and trough part of the said intermediate | middle area | region alternately.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017115436A1 (en) * 2015-12-28 2018-10-18 国立大学法人 東京大学 Heat exchanger

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